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La Gravedad (Gravity)
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Universos Paralelos
Asumimos que algo no existe sólo porque no lo podemos ver. Desde hace mucho tiempo, los físicos que planteaban la idea de que los universos paralelos pudieran existir eran catalogados como locos ó de poca seriedad. Sin embargo, actualmente, se están dando cuenta de que quizás esta sugerencia tan descabellada puede ser correcta.
El científico Max Tegmark clasificó los universos paralelos en 4 niveles.
Nivel 1: El universo infinito
Esta teoría se basa en la idea de que existen millones de universos, pero están tan lejos que su luz no puede alcanzarnos, y pasan desapercibidos. Esta idea propone que el universo es infinito, y sacando las cuentas podemos concluir que en un universo infinito todo es posible, y por lo tanto, pueden haber múltiples copias de nosotros mismos; cada posibilidad ocurre en algún universo paralelo, en algunos ni siquiera existimos. Así que la próxima vez que tenga que tomar una decisión recuerde que habrá universos enteros donde sucederán todos los posibles resultados si hubiese tomado otra decisión.
Nivel 2: Burbujas flotantes
En ésta teoría cada universo se encuentra dentro una gigantesca burbuja, que flotan en el hiperespacio, llamado Bulk. Cuando estas burbujas colisionan crean otros universos, o se destruyen. De hecho, el Big Bang pudo haber sido una colisión entre dos burbujas que crearon un nuevo universo. En este caso, el Bulk sería infinito, por lo que en este nivel todas las posibilidades ocurren igualmente.
Nivel 3: Locura Cuántica
En éste universo, cada vez que hacemos una decisión cuántica, el universo se multiplica las veces que sean necesarias para crear todos los posibles resultados. Por ejemplo: si usted toma su derecha en lugar de su izquierda, nuevos universos serán creados para recrear que hubiese ocurrido si usted hubiese tomado cualquier otra dirección. ¡Imaginen la cantidad de universo! INFINITO.
Nivel 4: Surrealismo Universal
Estos universos poseen otras leyes de física, y no están limitados por nada. En uno de estos universos, llueven caramelos y los cerdos vuelan.
La Gravedad
Todos los objetos con masa en el universo atraen a todos los objetos con masa. La fuerza invisible que provoca que dos masas se atraigan es lo que llamamos Gravedad.
El concepto de la gravedad fue descubierto por Sir Issac Newton en el siglo XVII. Se le ocurrió cuando vio una manzana caer. La manzana le ayudó a darse cuenta de que todos los objetos se atraen entre sí, y cuanto mayor es la masa, mayor es la atracción.
La gravedad tuvo un papel crucial en la creación del universo. Cuando ocurrió el Big Bang, millones de partículas salieron esparcidas por todas partes, y fue la gravedad quien juntó las partículas, permitiendo que crearan átomos, estrellas, y a nosotros. Sin la gravedad, el universo sería un lugar con partículas solitarias vagando por el espacio.
¿Cómo funciona la gravedad?
La luna atrae a los océanos, la tierra atrae a la luna, el sol atrae a la tierra, etc. Cuanto más cerca estén estos objetos entre sí, mayor será la atracción. Sin embargo, Sir Issac Newton nunca entendió por qué se produce esto. Doscientos años tuvieron que transcurrir para que el hombre por fin comprendiera el funcionamiento de la gravedad. Todo gracias a la famosa teoría de Einstein, la Relatividad General.
La Relatividad General nos muestra que el universo reposa en un tejido llamado espacio-tiempo; y que este espacio-tiempo puede deformarse por la masa de los objetos. Esta curvatura del espacio-tiempo, es lo que todos conocemos como gravedad. De acuerdo con Einstein, la gravedad no era una fuerza sino más bien una consecuencia de la deformación del espacio-tiempo producida por la masa. Sin embargo, Einstein se dio cuenta de que si el universo realmente funcionaba así, la gravedad finalmente haría que todo colapsara en un mismo centro. Pero, ¿qué evitaba que esto ocurriera? Para contrarrestar este efecto Einstein ideó la constante cosmológica, que tendría un efecto contrario al de la gravedad, y de esta forma evitaría que todo se consumiera. Sin embargo, Einstein no tardó en darse cuenta de que este modelo no era el adecuado, y tuvo que enfrentar el hecho de que el universo había tenido un comienzo, y como se encontraba en expansión, esto contrarrestaba el efecto de la gravedad.
Einstein unió el cielo con la tierra con la teoría de la relatividad. Maxwell unificó la electricidad con el magnetismo. Einstein creía que todo debería combinarse para crear una teoría completa, una teoría de todo que unificara todas las leyes del universo, y que combinara su concepto de la gravedad con el electromagnetismo. Sin embargo, él descubrió que las diferencias entre estas dos fuerzas eran enormes. La mayoría de las personas tienden a pensar que la gravedad es extraordinariamente fuerte. Sin embargo, si la comparamos con el electromagnetismo, es de hecho, débil. El electromagnetismo es millones de veces más fuerte que la gravedad.
La gravedad es totalmente diferente de las otras 3 fuerzas fundamentales, porque es la más débil. Los físicos no podían combinar la relatividad de Einstein con la mecánica cuántica (combinación del electromagnetismo, y las fuerzas nucleares fuerte y débil). Se necesitaba una forma de explicar y unificar la gravedad con las otras fuerzas, una teoría explicando todo. La solución: la teoría de cuerdas, también llamada la teoría M.
La teoría M se basa en la creencia de que todas las partículas están compuesta de pequeñitas cuerdas. Tan pequeñas, que si supusiéramos que el átomo es del tamaño del sistema solar, una cuerda sería del tamaño de un árbol en la tierra. Para que esta teoría funcione, once dimensiones son necesarias. En una de las dimensiones las cuerdas son capaces de estirarse, hasta tener incluso el tamaño de nuestro universo, a estas cuerdas gigantes se les llama branas. Todo esto lleva a la conclusión de que nuestro universo no es único como se creía, sino que hay una cantidad infinita de multiversos. De hecho, nuestro universo puede ser sólo una brana más.
Ahora, ¿qué tiene que ver esto con la gravedad? Al principio los científicos pensaban que todo consistía de cuerdas cerradas. Pero, con la teoría M se cree que todo lo que nos rodea, masa y luz, está compuesto de cuerdas abiertas. El gravitón, la partícula portadora de la fuerza gravitacional, sería la única partícula compuesta de cuerdas cerradas. ¿? ¿Y entonces?
Eso significaría que todos los objetos compuestos de cuerdas abiertas, están sujetos a nuestra brana (universo), ya que uno de los extremos está pegado a ella. Y por ello, no somos capaces de percibir los otros multiversos. La gravedad, al estar compuesta de cuerdas cerradas, no tiene ataduras a nuestro universo, y por lo tanto, es libre de vagar por todos ellos. Esto haría que la gravedad, apareciese en nuestro universo como una fuerza débil, pero no es más que la consecuencia de que esté divida entre todos los multiversos posibles.
Las Fuerzas que rigen el universo
18:05 |
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El universo que conocemos está gobernado por 4 fuerzas fundamentales: la gravedad, el electromagnetismo, la fuerza nuclear débil, y la fuerza nuclear fuerte.
La gravedad es la fuerza más desconcertante de todas, aunque suene extraño, puesto que la gravedad fue el primer tipo de fuerza identificada. La gravedad es la responsable de atraer a los objetos con gran masa sin importar su carga eléctrica; sin embargo, la gravedad es la fuerza más débil, de hecho, la fuerza electromagnética es millones de veces más fuerte.
Por ejemplo: Si un sujeto decide tirarse de un edificio de 15 pisos, al llegar al suelo él no podrá traspasarlo, eso debe a que la fuerza electromagnética no lo permite, y la gravedad no es lo suficientemente fuerte como para hacer algo al respecto. Así que al final, lo único que habrá es un sujeto aplastado en el suelo. Si la gravedad fuese remotamente parecida a las otras 3 fuerzas, probablemente tendríamos un universo con billones de agujeros negros en los cuales ni las estrellas, ni nosotros existiríamos. Por lo tanto, es conveniente que la gravedad actúe como actúa, aunque no deja de ser intrigante.
La gravedad comparte ciertas propiedades con el electromagnetismo, aunque al contrario del electromagnetismo, la gravedad sólo es capaz de atraer objetos y no repelerlos. Einstein mostró un modelo de la gravedad, conocido como la curvatura del espacio-tiempo, que es actualmente el modelo más satisfactorio que tenemos de la gravedad. Sin embargo, la gravedad parece no encajar con el mundo cuántico. El modelo estándar unificó exitosamente las 3 fuerzas fundamentales, pero la gravedad quedó aislada. Actualmente, se cree que la gravedad tiene un bosón de gauge, el gravitón, que despejaría alguno de los fenómenos de la gravedad; sin embargo, continúa siendo hipotético.
Antiguamente los científicos observaron que la electricidad y el magnetismo se podían intercambiar. Sin embargo, fue James Maxwell quien describió y unificó la electricidad con el magnetismo en tan solo 4 ecuaciones. Maxwell no tardó en darse cuenta que las ondas electromagnéticas viajan a la misma velocidad de la luz, por lo tanto, la partícula portadora del electromagnetismo es el fotón. El electromagnetismo es la fuerza que actúa sobre objetos con carga eléctrica, y es de vital importancia ya que une los iones cargados para formar moléculas y otros compuestos químicos. Esta fuerza es millones de veces más fuerte que la gravedad, y al igual que ella, es una fuerza de largo alcance. A diferencia de la gravedad, la fuerza electromagnética es capaz repeler al igual que atraer objetos con carga eléctrica. Los neutrinos no poseen carga eléctrica, por lo tanto, no se ven afectados por el electromagnetismo.
La fuerza nuclear débil es la fuerza que permite que los protones se conviertan en neutrones, emitiendo radiación en el proceso. Igualmente, es la responsable de las diferentes reacciones nucleares que ocurren en las estrellas. Sin la fuerza nuclear débil no existiríamos, y todo sería una gran nube de polvo. A diferencia de gravedad y el electromagnetismo, la fuerza nuclear débil es de corto alcance, ya que a mayor distancia la fuerza es nula. Los bosones de gauge de esta fuerza son: el Bosón W±, y el Bosón Z con carga 0. La fuerza débil posee una condición única llamada cambio de sabor. Por ejemplo: Si un neutrón, el cual contiene más masa que un protón, trata de decaer en un protón, no puede hacerlo sin antes cambiar el sabor del quark del protón. En este proceso, el quark down del neutrón se transforma en un quark up, emitiendo un Bosón W, que luego se rompe en un electrón altamente energético (radiación beta) y un antineutrino. Este proceso es llamado Desintegración Beta.
La fuerza nuclear fuerte es la responsable de mantener a los quarks unidos creando a los hadrones. Esta fuerza es mucho más compleja. La propiedad de carga responsable por la fuerza entre quarks tiene 3 estados diferentes, no 2 como la carga positiva y negativa del electromagnetismo. A estas tres cargas se les llama carga de color (rojo, azul, y verde), y es una propiedad única de la fuerza nuclear fuerte. La teoría de quarks se llama Cromodinámica Quántica (QCD). Pero no se confundan, todas las partículas observadas son blancas, es decir, su color no es visible, la carga de color es utilizada únicamente como referencia para distinguir su tipo de carga. Al igual que las cargas eléctricas en donde la suma de un positivo y un negativo es cero o neutra; la suma de los tres colores es blanca.
Por ejemplo: Un barión contiene 3 quarks, que contienen 3 colores diferentes (rojo, azul, verde), que suma blanco.
Un mesón contiene un quark y un antiquark, por lo tanto, sus colores son: rojo y anti-rojo, ó azul y anti-azul, ó verde y anti-verde, cuya suma es blanco igualmente.
La fuerza nuclear fuerte también tiene su propio bosón de gauge, de hecho, tiene 8. Ocho tipos diferentes de gluón que porta la fuerza de color. A diferencia de las otras fuerzas, los gluones tienen una propiedad de color e interaccionan entre sí. Cuando dos quarks interaccionan intercambian de gluón, y cambian de color.
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